亮氨酸拉鏈

蛋白質局部結構形式，即適於大分子之間相互結合的基元（motif）之一。在生物化學的研究中，發現某些DNA結合蛋白的一級結構C末端區段，亮氨酸總是有規律地每隔7個氨基酸就出現一次。蛋白質α-螺旋每繞一圈為3.6個氨基酸殘基。這種一級結構形成α-螺旋時，亮氨酸必與螺旋軸平行而在外側同一線上排布，每繞兩圈出現一次，如圖中的1,8,15,22位；而且，亮氨酸R-基因上的分支側鏈也露於螺旋之外成規律地相間。所謂拉鏈，就是兩組平行走向，帶亮氨酸的α-螺旋形成的對稱二聚體。每條肽鏈上的亮氨酸殘基，側鏈上R-基因的分支碳鏈，又剛好互相交錯排列，故名。亮氨酸拉鏈結構常出現於真核生物DNA結合蛋白的C-端，它們往往是和癌基因表達調控功能有關，故受到研究者的重視。這類蛋白質的主要代表為酵母的轉錄激活因子GCN4，癌蛋白Jun，Fos，Myc，增強子結合蛋白C/EBP等。這類基元結構是解決基因轉錄調控的途徑之一，並將會在生命科學研究中繼續成為主導領域的研究課題。

亮氨酸拉鏈（leucine zipper）是由伸展的氨基酸組成，每7個氨基酸中的第7個氨基酸是亮氨酸，亮氨酸是疏水性氨基酸，排列在螺旋的一側，所有帶電荷的氨基酸殘基排在另一側。當2個蛋白質分子平行排列時，亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。在“拉鏈”式的蛋白質分子中，亮氨酸以外帶電荷的氨基酸形式同DNA結合。

原癌基因c-fos 的蛋白產物是磷酸化蛋白，有一個亮氨酸“拉鏈”區，卻不能形成同源二聚體。可是，它可以同c-jun的蛋白產物中的“拉鏈”區形成異源二聚體。c-fos 的蛋白質產物本身不能同DNA結合，可是一旦同c-jun的蛋白質產物形成“拉鏈”式的異源二聚體后，卻能與jun-jun同源二聚體一樣具有DNA結合能力，且表現出更高的親和力。

酵母轉錄因子GCN4是通過亮氨酸拉鏈（bZIP）結構結合DNA的蛋白質之一，當GCN4二聚體與DNA結合時，亮氨酸拉鏈區的2個單體結合為平行的捲曲螺旋結構，而其基區由無規線團結構變為α螺旋.為探討亮氨酸拉鏈蛋白與DNA的結合機理，設計了含有GCN4亮氨酸拉鏈蛋白基區結合DNA的必需氨基酸的摺疊片段，並將其克隆到Escherichia coli BL21，討論了此亮氨酸拉鏈蛋白的表達條件。在蛋白質的小量表達試驗中，重組子Escherichia coli BL21於5 mL含有50 μg/mL氨苄青霉素和34 μg/mL氯黴素的LB液體培養基中培養至對數期，加入不同濃度的IPTG，繼續培養以誘導蛋白質的表達，在不同的時間（如：誘導前，誘導2,4,6,8 h) 取樣100 μL到1.5 mL離心管中、離心收集沉澱，將沉澱懸浮於樣品緩衝液中，用10% SDS-PAGE檢測；在10 L含氨苄青霉素和氯黴素的LB液體培養基中進行了大量表達，根據小量表達的試驗結果確定了IPTG的濃度和誘導時間. 結果表明：含有這種拉鏈蛋白質的重組子Escherichia coli BL21在37℃下小量培養時，0.1～0.8 mmol的 IPTG均可在2～10 h內誘導該蛋白質表達；而大量培養時，0.2 mmol和0.4 mmol的 IPTG在37℃均不可能誘導表達，只在28℃時才表達；小量培養和大量培養的最佳誘導時間為4～6 h，誘導劑 IPTG的濃度為0.2 mmol，大量表達的溫度為28℃而不是 37℃.